Genética Quantitativa e Qualitativa em Animais

19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 153 Genética quantitativa e qualitativa em animais Prof Fágner Santos Profª Cheryl Almada Descrição A importância da genética quantitativa qualitativa os modos de ação gênica e as ferramentas moleculares em genética animal para o conhecimento dos mecanismos da herança e aplicabilidade na formação do médico veterinário Propósito Estudar os parâmetros genéticos em animais propicia o conhecimento de como os genes controlam um caráter permite a compreensão das técnicas para mensurar tais caracteres e contribui para a realização de controle produtivo por meio da observação das características fenotípicas em propriedades rurais e plantéis animais além de contribuir com o uso da genética molecular uma importante ferramenta de diagnóstico Objetivos Módulo 1 Características quantitativas Identificar as bases genéticas dos caracteres quantitativos em animais 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 253 Módulo 2 Características qualitativas Identificar as bases genéticas dos caracteres qualitativos em animais Módulo 3 Modos de ação gênica Reconhecer os mecanismos envolvidos na interação entre genes e alelos para o controle de caracteres em animais Módulo 4 Organização gênica e ferramentas moleculares em animais Analisar como a organização gênica influi na estruturação do material genético na resistência bacteriana e no desenho do genoma animal Introdução A genética animal é a ciência responsável pelo estudo da transmissão de características hereditárias sejam de aspectos físicos ou fisiológicos observadas nas diversas espécies O estudo genético em animais se deu a partir da observação de características fenotípicas que pudessem ser de alguma forma aproveitadas pelo homem Então com o passar do tempo foi observado que tais características poderiam ser repassadas ao longo das gerações Com os primeiros estudos propostos por Mendel envolvendo plantas de jardim confirmouse que a similaridade entre pais e filhos acontecia pela hereditariedade Os achados de Mendel revolucionaram o campo da ciência conceituando a genética mendeliana e contribuindo com conhecimento para compreensão da herança genética 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais O avanco dos estudos genéticos permitiu o melhor conhecimento sobre como os genes controlam as caracteristicas quantitativas e qualitativas em animais como atuam determinando o seu modo de aao e sobre a organizaao estrutural génica As novas ferramentas moleculares sao de grande utilidade nos mais diversos diagnésticos em animais desde o desenho do genoma de uma espécie 0 estudo das alteragdes em genes até o diagndstico de doengas que alteram o controle da expressao génica Neste conteudo apresentaremos os conceitos para a compreensao dos mecanismos genémicos que ocorrem nos animais domésticos Vamos a 2 Ps ri Sas Le Sa a wel OEE em a Ee ag sy Pe ee is a 2 hoes Gi Sy S es es aee p eee n ae ene Se ee ae ee ee eee Tare 1 Caracteristicas quantitativas Ao final deste modulo vocé sera capaz de identificar as bases genéticas dos caracteres quantitativos em animais Caracteristicas dos caracteres quantitativos Os caracteres quantitativos em animais sao geralmente controlados por muitos pares de genes sao facilmente distinguiveis e mensuraveis havendo uma distribuicdo continua do fendtipo Tais caracteres referemse a mensuracées de quantidades pesos volumes medidas em g kg mm m cm m2 entre outros httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 353 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 453 De modo geral esses caracteres mostram variações contínuas e não são totalmente de origem genética ou seja são afetados pelos fatores ambientais clima dieta manejo sanitário reprodutivo e manejo geral dos animais Tais caracteres têm grande importância nos sistemas de produção animal uma vez que representam mensurações uma das formas mais simples de acompanhar o desempenho nas mais variadas culturas animais Além do mais o controle desses caracteres nas propriedades rurais representa crescimento econômico uma vez que o produtor poderá mensurar o que está produzindo para observar o desempenho animal e acompanhar o crescimento dos produtos de origem animal nas propriedades Propriedades dos caracteres quantitativos São caracteres de herança poligênica assim são regulados por vários genes pool gênico Para o estudo dos caracteres quantitativos a nível de populações devese basear os dados na estimação de parâmetros tais como Média Variância Covariância Além disso os caracteres quantitativos têm variações contínuas seus valores não formam classes definidas e sofrem grande efeito do meio ambiente Exemplos de características quantitativas nos sistemas de produção animal Produção de carne 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 553 No Brasil as principais cadeias produtivas da carne incluem a bovinocultura de corte a suinocultura a ovinocaprinocultura de corte a produção de frango e a aquicultura As formas de mensuração dos caracteres quantitativos nessas culturas incluem balanças de pesagem fita métrica de comprimento paquímetro contagem de dias ou horas para um caráter entre outros Características quantitativas em cães peso do animal em kg Características quantitativas em suínos número de leitões nascidos Confira a tabela Cultura Características quantitativas Bovinocultura de corte Peso ao nascer peso ao desmame peso ao abate altura de cernelha etc Suinocultura Peso da leitegada número de leitões nascidos peso da carcaça espessura de toucinho conversão alimentar etc Ovinocaprinocultura de corte Idade ao primeiro parto idade na puberdade dias de gestação etc Avicultura de corte Peso aos 28 dias peso ao abate peso da carcaça etc 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 653 Cultura Características quantitativas Aquicultura Tamanho do camarão comprimento do peixe peso dos pescados ostra lagosta etc Tabela 1 Caracteres quantitativos nos sistemas de produção de corte no Brasil Fágner Santos Produção de ovos leite e lã Na avicultura de postura vários são os caracteres quantitativos de importância incluindo produção anual de ovos peso do ovo idade na primeira postura duração da ovopostura em horas espessura da casca entre outros No que se refere à produção de leite a caprinocultura e a bovinocultura leiteira apresentam grande potencial Para ambas a culturas são caracteres quantitativos importantes a produção de leite anual que pode ser medida em kg ou L a quantidade de sólidos do leite proteína total lipídeos minerais vitaminas a persistência da lactação em dias etc A produção de lã se dá principalmente pela ovinocultura de animais lanados A atividade é incomum no Nordeste devido ao clima semiárido e mais comum nas regiões Sudeste e Sul do Brasil Apresenta como caracteres quantitativos o peso do velo kg a espessura da fibra e o comprimento da fibra por exemplo Efeito ambiental e genético sobre as características quantitativas 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 753 As características quantitativas nos animais de produção são bastante influenciadas por efeitos do ambiente assim o melhoramento ambiental é uma ferramenta fundamental para elevação dos índices produtivos em uma propriedade Para a maioria dos caracteres a expressão fenotípica é dependente dos fatores ambientais Embora a participação do genótipo na expressão fenotípica seja evidenciada em muitas situações como por exemplo quando se cria duas raças de bovinos em uma mesma região como a raça Holandesa e a raça Gir ambas para produção de leite os valores fenotípicos de produção serão diferentes Raça Holandesa Raça Gir Isso ocorre devido às raças serem adaptadas a diferentes condições climáticas assim o efeito genético da raça mais adaptada implicará melhores índices Indivíduos geneticamente diferentes expressarão características de forma diferente no mesmo ambiente Contudo indivíduos geneticamente idênticos podem desenvolverse de forma desigual em ambientes diferentes Na realidade o que ocorre na expressão de qualquer caráter é uma ação conjunta do genótipo e do ambiente que pode ser representada na fórmula a seguir Fenótipo F Genótipo G Ambiente A ou F G A Rotacione a tela 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 853 Os padrões de interação entre o genótipo animal e o ambiente representam uma resposta diferenciada dos genótipos às variações ambientais o que pode ocasionar alteração no ordenamento de performance dos genótipos nos ambientes diferenciados Podemos observar como exemplo as raças europeias e zebuínas de bovinos de corte em dois ambientes Região de clima temperado frio As raças europeias superam em produção as raças zebuínas Região de clima tropical quente As raças zebuínas superam em produção as raças europeias Assim esperase que haja interação entre G e A quando as diferenças entre os genótipos e entre os indivíduos são grandes Isso significa que nem sempre o melhor genótipo para determinada característica será o melhor a ser empregado em determinado ambiente pois o ambiente influencia a expressão da característica Observe na tabela as possibilidades dessas interações Caso Diferenças no genótipo G Diferenças no ambiente A Resultado da interação Raças criadas em diferentes áreas Grande Grande Há interação entre G e A Raças criadas em uma mesma área Grande Pequena Interação G e A é provavelmente baixa Animais criados em diferentes áreas Pequena Grande Interação G e A pode ser importante Animais criados em uma mesma área Pequena Pequena Interação G e A é baixa 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 953 Tabela 2 Interação genótipo x ambiente em animais Fágner Santos Vamos fixar alguns conceitos importantes É a constituição genética total de um organismo composto pela sequência de nucleotídeos do DNA ou um gene que é herdável Corresponde a formas alternativas de expressão de uma característica que é dependente da interação genótipo e ambiente É observável em níveis físicos ou seja inclui todas as características morfológicas e fisiológicas dos indivíduos Pode ser definido como as circunstâncias ao redor do animal e que afetam o seu crescimento e desenvolvimento como o clima a temperatura o manejo nutricional o manejo reprodutivo produtivo sanitário entre outros Importância da interação entre genótipo e ambiente na seleção e produção animal Confira agora exemplos sobre a influência dos fatores ambientais na expressão gênica de características quantitativas relacionadas ao desempenho na produção animal Genótipo Fenótipo Ambiente 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 1053 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 1153 Falta pouco para atingir seus objetivos Vamos praticar alguns conceitos Questão 1 O estudo dos caracteres quantitativos em animais é importante para monitorar os índices produtivos nas propriedades rurais Saber quantificar tais índices é essencial para o profissional médico veterinário Nesse contexto assinale a alternativa que apresenta os métodos e as ferramentas corretas para estimar parâmetros quantitativos em animais de produção Parabéns A alternativa B está correta As formas de mensuração das características quantitativas nessas culturas incluem balanças de pesagem fita métrica de comprimento paquímetro e contagem de dias ou horas para um caráter Já as características notas para avaliação do sabor da carne escore de úbere da vaca observação da cor da pelagem de cavalos e da coloração do sêmen de reprodutores não podem ser mesuradas da forma citada e não são características quantitativas que veremos no próximo módulo A Balança para pesagem de bovinos ao abate paquímetro para espessura de toicinho de suínos e notas para avaliar o sabor da carne B Balança para peso ao abate do frango fita métrica para comprimento do camarão e balança para peso do leite C Fita métrica para medir comprimento do camarão contagem das horas de postura entre ovos e avaliação do escore de úbere da vaca D Fita métrica para medir comprimento do camarão balança para peso do frango ao abate e observação da cor da pelagem de cavalos E Contagem dos dias ao primeiro parto de vacas balança para peso do frango ao abate e observação da coloração do sêmen de reprodutores 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 1253 Questão 2 Em um sistema de produção de frangos de corte a população apresentou para característica de peso ao abate aos 42 dias o valor de variância fenotípica para o peso de 0250g e a variância ambiental de 0030g Assim o valor genotípico da característica será Parabéns A alternativa D está correta Utilizando a fórmula F G A em que F é o valor fenotípico 0250 g e A é o valor do ambiente 0030 g aplicase na fórmula 0250 G 0030 Assim G 0250 0030 0220 g A 023g B 0290g C 0280g D 0220g E 0022g 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais F we bs Aaa 4 wm Os as as oe oe 7 a ay eee ye s fy i a be re Ao final deste modulo vocé sera capaz de identificar as bases genéticas dos caracteres qualitativos em animais As caracteristicas qualitativas em animais sao controladas por poucos pares de genes ou poucos loci regides especificas do cromossomo apresentam classes fenotipicas bem definidas ou seja sao representadas por variagao discreta sofrem pouca ou nenhuma influéncia de fatores ambientais Assim podem ser definidas por meio da observagao fenotipica dentro de uma populacgao animal Devido ao fato de serem controladas por poucos genes essas caracteristicas apresentam poucas classes fenotipicas e sao facilmente herdaveis ao longo das geragées Outro ponto importante é o fato de a caracteristica qualitativa como o proprio nome diz ser um atributo relacionado a qualidade e que nao pode ser especificamente mensurado no animal Por isso sao criadas categorias como atribuigao de nomes ou notas para classificar esse tipo de caractere Exemplo httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 1353 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 1453 Temos os escores de condição corporal ECC bastante utilizados na bovinocultura e na ovinocaprinocultura as notas atribuídas para alguns parâmetros seminais de reprodutores as notas atribuídas durante análise organoléptica uma análise feita por provadores para avaliar o sabor dos produtos de origem animal entre outros A mensuração dos caracteres qualitativos pode ser feita por elaboração de escalas nomenclaturas atribuição de notas formatos mas todos devem seguir o padrão preconizado pelas associações de criação das espécies e de cada raça Exemplos de características qualitativas nos sistemas de produção animal Produção de carne Alguns caracteres qualitativos não têm tanto impacto na produção final da carne Porém são extremamente importantes uma vez que características como a pelagem por exemplo pode evitar predadores como moscas ou diminuir a incidência dos danos causados pelo sol como no caso das pelagens mais escuras Outros caracteres qualitativos têm maior importância na seleção de indivíduos para a qualidade da carne como ECC pH e sabor da carne Os principais exemplos de características qualitativas em animais para produção de carne estão apresentados na tabela abaixo Cultura Características qualitativas Bovinocultura de corte Cor da pelagem ECC caráter mocho etc Suinocultura Cor da pelagem ECC vigor seminal Ovinocaprinocultura de corte ECC pH da carne pelagem cor do olho etc Avicultura de corte Coloração da plumagem formato da crista etc Aquicultura Coloração dos pescados entre outras Tabela 3 Caracteres qualitativos nos sistemas de produção de corte no Brasil Fágner Santos Produção de ovos leite mel e lã 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 1553 Na avicultura de postura podemos citar várias características qualitativas como a coloração do ovo a coloração da plumagem da ave a morfologia espermática do galo entre outras Na produção de leite por caprinos e bovinos as principais características qualitativas incluem coloração do leite escore de úbere ECC sabor do leite pH do leite bezerro anão caráter mocho morfologia vigor espermático Na ovinocultura para produção de lã podemos citar a coloração da lã e na apicultura para produção de mel os caracteres qualitativos incluem coloração pH do mel Herança das pelagens em mamíferos Segundo já mencionado os caracteres qualitativos são controlados por poucos pares de genes como é o caso do caráter determinante dos mais diversos fenótipos de pelagens Os genes e fatores determinantes da pelagem em mamíferos são diversos A pelagem é determinada pelo genótipo do indivíduo mas também 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 1653 pode sofrer alterações fenotípicas de acordo com o ambiente como no caso de coelhos de coloração himalaia Cavalo tordilho Outro fator que pode determinar diferenças fenotípicas com alteração na coloração é o envelhecimento em cavalos que provoca o aumento da quantidade de pelos brancos a exemplo dos animais de pelagem tordilha interpolação de pelos pretos e brancos que vão ficando mais claros com o passar do tempo Nos equinos o modo de herança dos genes envolvidos na determinação das pelagens apresenta grande variedade de cores determinadas por vários pares de genes e proporcionando uma infinidade de combinações gênicas A teoria mais aceita sobre a forma de transmissão dos genes envolvidos com as pelagens dos equinos propõe um abecedário para designar esses genes confira São responsáveis pela produção da feomelanina que determina o clareamento da pelagem em regiões específicas nos animais Se o animal produzir pigmento preto B e o gene para feomelanina estiver no genótipo determinadas áreas da pelagem serão de coloração vermelha se o pigmento produzido for vermelho bb e a feomelanina estiver presente terá áreas específicas de tonalidade amarelada Tal série gênica determina a pelagem castanha e suas variações Quando apresentados nas formas homozigotas BB e heterozigotas Bb determinam que o pigmento produzido seja preto Seu alelo recessivo em homozigose bb leva à produção do pigmento vermelho Com esse conhecimento será possível definir os genótipos das pelagens preta e alazã Genes da série A Aguti Genes da série B Black 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 1753 Utilizase a letra C para designar esse tipo de herança O alelo dominante é representado por C e o recessivo por c O C é responsável pela produção do pigmento melânico Na presença do alelo recessivo na forma homozigota cc o animal é incapaz de formar o pigmento melanina As principais pelagens determinadas por tais alelos são cavalo albino pseudoalbino perlino e cremelo Têm ação do alelo dominante D provocando a diluição na tonalidade da pelagem modificando a intensidade de produção e distribuição do pigmento produzido Essa série determina a pelagem baio e suas variações assim como a pelagem lobuno O alelo E é um fator de extensão e determina que a produção de pigmento seja uniforme e distribuída em toda extensão do corpo do animal Sua ação é antagônica ao alelo A pois este determina clareamento em regiões específicas O cavalo portador do E pode transmitilo à prole mas não é possível identificar a presença desse alelo no seu genótipo apenas pela observação de sua pelagem determinando a pelagem alazã tostado Quando presente na forma homozigota GG ou heterozigota Gg em qualquer dos genótipos o animal nascerá com a pelagem determinada por esse genótipo e terá aparecimento gradativo de pelos brancos até se tornarem completamente brancos São responsáveis pela pelagem tordilha Genes da série C Color Genes da Série D Dilution Genes da Série E Extension Genes da Série G Gray Genes da Série M Markings 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 1853 Os alelos M e m são os responsáveis pelo aparecimento das particularidades das pelagens calçamentos beta particularidades de cabeça zebruras cordão etc O alelo dominante R é responsável pela pelagem rosilha Esse gene atuando sobre a cor base qualquer outra pelagem determina que o animal apresente interpolação de pelos brancos e pelos pigmentados disseminados pelo corpo A proporção de pelos brancos é maior no pescoço e tronco que na cabeça e extremidades dos membros os quais se destacam por uma tonalidade mais escura O W dominante é responsável pela pelagem branca devido a esse gene ter efeito epistático ou seja mascarar o efeito de todos os outros genes já mencionados Seu alelo recessivo w permite a manifestação do restante do genótipo Os cavalos brancos ocasionados pelo alelo W apresentam pelos brancos olhos azulados castanhos ou amarelados e apenas algumas áreas do corpo pigmentadas Nessa pelagem os indivíduos nascerão sempre heterozigotos Ww pois os portadores do genótipo WW são reabsorvidos ou abortados uma vez que tal combinação alélica ocasiona deficiência do mineral cobre causando morte do feto por anemia Outras séries de genes importantes incluem a LP Leopard que determina as pelagens dos cavalos Apalloosa a série O Overo responsável pelo aparecimento de malhas brancas nas pelagens a série P Paint na qual os animais apresentam malhas brancas despigmentadas também conhecida como Tobiano As pelagens em cães também apresentam grande variedade de cores A herança dos genes envolvidos na determinação das pelagens dos cães é determinada por loci com cada lócus contando com muitos alelos Conheça a série de loci que determinam a pelagem em cães e seus mecanismos de ação abaixo Genes da Série R Roan Genes da Série W White Lócus A Di t ib i ã d l l d lh d f if t it í i lábi 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 1953 Distribuição de pelos amarelados ou vermelhos de forma uniforme ou restrita íris lábios unhas Como exemplo temos os cães Sable Saddle e Tan Lócus B Determinação das colorações preta B e marrom bb Os labradores são um ótimo exemplo Lócus D Intensidade de preto ou amarelo e diluição deles Como exemplo podemos citar o azul ou amarelo creme dos Borders Lócus E Desaparecimento da cor preta EE aparição de máscara escura em animais claros E cor preta normal e ee predominância do amarelo Exemplo Golden Lócus K Determina que a cor preta será dominante nos animais interferindo diretamente no fenótipo K predomínio da cor preta kbr cor Brindle tigrado e ky ou k permite a ação dos alelos do lócus A Por exemplo cães Tan Sable e Saddle Lócus M C di t ib i ã l tó i d i t t d d h ã h d 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 2053 Agora vamos entender como ocorre a definição da expressão da pelagem Como exemplo vamos utilizar os coelhos já que nesses animais acontece a interação entre uma quantidade menor de alelos É sabido que existem quatro tipos de pelagem em coelhos chinchila himalaia aguti e albina e que esses tipos de pelagem resultam da combinação de quatro diferentes alelos de um mesmo lócus com a seguinte ordem de dominância Aguti C Chinchila cch Himalaia Ch Albino ca Agora imagine um cruzamento entre um coelho aguti e um chinchila Qual seria a proporção fenotípica de pelagem esperada para a prole desse casal Confira ALELOS cch ch Causa distribuição aleatória do pigmento preto podendo haver cães com manchas de tamanhos e tons de cinza bem variados M predominância da cor Merle MM pode causar diversas doenças cegueira e mm cor normal presente os animais Merles não serão mm necessariamente Por exemplo cães de coloração Merle Lócus S Determina o padrão dos desenhos das manchas brancas pelo corpo S dominante determina cores sólidas sem manchas brancas e si recessivo chamado de Irish Spotted Como exemplo temos o padrão de manchas brancas dos Borders Lócus T Determina o aparecimento de manchas tipo salpicadas em todo o corpo do animal T dominante cães salpicados e t recessivo sem padrão salpicado cor normal Exemplo cães pouco ou muito salpicados Cch cchch 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 2153 ALELOS cch ch C Ccch Cch ch cchch chch É esperado que da prole tenham pelagem chinchila tenham pelagem himalaia e tenham pelagem aguti e Interação gênica na expressão da pelagem em gatos Confira agora a importância da interação entre cromossomos sexuais e genes na expressão das cores na pelagem de gatos 25 cchch 25 chch 50 Ccch Cch 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 2253 Falta pouco para atingir seus objetivos Vamos praticar alguns conceitos Questão 1 Assinale a alternativa que contém apenas caracteres qualitativos em animais A Escore corporal em ovinos cor da plumagem em aves e peso de cavalos B Dias de gestação da vaca idade ao primeiro parto de novilhas e cor da pelagem em coelhos C Peso ao nascer de bovinos coloração do sêmen e intervalo entre partos em vacas D Número de leitões nascidos peso da leitegada e escore de úbere em vaca 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 2353 Parabéns A alternativa E está correta As características qualitativas não são mensuradas diretamente no animal assim são categorizáveis e muitas vezes escalas ou nomenclaturas são utilizadas para atribuir esses fenótipos E Escore corporal em ovinos maciez da carne e coloração do ovo Questão 2 O abecedário em equinos e cães é complexo por envolver muitos genes na determinação da pelagem dos animais Os loci que condicionam a pelagem tordilha em cavalos e a pelagem salpicada em cães são respectivamente Parabéns A alternativa A está correta O lócus G Gray controla a coloração tordilha interpolação de pelos brancos e pretos em cavalos enquanto o lócus T controla se os cães terão manchas salpicadas em muita ou pouca quantidade na pelagem A Lócus G e Lócus T B Lócus M e Lócus E C Lócus A e Lócus K D Lócus B e Lócus S E Lócus A e Lócus B 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais S a y i nN wy fy kK J YA 35 Modos de acao génica Ao final deste modulo vocé sera capaz de reconhecer os mecanismos envolvidos na interacgao entre genes e alelos para o controle de caracteres em animais De uma forma geral podemos dizer que ha trés tipos de agao génica a agao génica aditiva a acao génica nao aditiva e a agdo génica epistatica ou de interagao Confira Agao génica aditiva Corresponde ao componente da caracteristica dos filhotes que é atribuido ao mérito genético médio da caracteristica nos pais ou seja corresponde a parte herdada de pai para filho Agao génica nao aditiva O efeito de um gene predomina ou seja os alelos dominantes de um dos pais controlam a expressao da caracteristica nos filhotes Agao génica epistatica httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 2453 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 2553 Ocorre a interação entre os efeitos de diferentes pares de alelos dos pais presentes nos filhotes Como já vimos a maior parte das características de interesse econômico são as quantitativas controladas por um conjunto de genes Além disso essas características sofrem influências da ação do ambiente no qual irão se expressar Some a esses dois fatores o fato de que os genes agem de diferentes formas e então você compreenderá por que é muito difícil identificar os genótipos dos animais tomando por base apenas seu fenótipo Vamos entender melhor os tipos de ação gênica Ação gênica aditiva A ação gênica aditiva referese aos componentes com efeitos aditivos na determinação de uma característica nos animais O efeito aditivo é atribuído ao mérito genético médio das raças parentais parte a ser transmitida de pai para filho Por exemplo ao acasalar pais homozigotos dominantes AA para um caráter com homozigotos recessivos aa os heterozigotos Aa provenientes desse acasalamento terão um valor fenotípico da característica intermediário entre AA e aa Assim os genes dos pais contribuem igualmente para o valor fenotípico com efeito aditivo e sem que um dos alelos expresse mais que o outro A primeira geração de filhos ou geração F1 será formada pela média dos pais P1 e P2 para um caráter por exemplo Assim Rotacione a tela Um exemplo clássico é o caráter qualitativo de pelagem em bovinos da raça Shorthorn que apresenta pelagens vermelha e branca Ao acasalarmos os indivíduos homozigotos todos os heterozigotos nascerão com a pelagem ruão que é a interposição de pelos vermelhos e brancos na mesma proporção ou seja será a média dos pais como observado na imagem F1 100 Aa ruão a prole apresenta um fenótipo intermediário entre os fenótipos dos pais F1 P1 P2 2 CBCB CWCW CBCW 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 2653 Perfil de ação aditiva em genes de pelagem de bovinos Shorthorn Para entender esse modo de ação gênica temos que ter em mente que a seleção de raças busca alcançar interações favoráveis entre alelos de diferentes loci no sentido de selecionar caracteres favoráveis Assim quando é realizado o cruzamento entre indivíduos a prole F1 tende a produzir formas recombinantes dos alelos dos pais P ou seja F1 e pode modificar características previamente selecionadas em cada um dos pais Porém quando os indivíduos dessa prole F1 forem cruzados entre si eles podem recombinar seus alelos entre si e dar origem a uma prole F2 com rearranjo e expressão de algumas das interações favoráveis presentes nos avós Vamos a um exemplo hipotético porém prático da avaliação do efeito aditivo na seleção dos melhores indivíduos para a produção animal Suponhamos que a produção de leite é controlada de forma simples por apenas um par de alelos Determina a produção de 1000kg de leite Determina a produção de 500g de leite Dessa forma os animais com genótipo produziriam de leite aqueles com genótipo produziriam de leite e aqueles com genótipo produziriam de leite Os cruzamentos entre indivíduos que produzem de leite com indivíduos que produzem de leite originariam uma prole na qual dos indivíduos seriam heterozigotos ou seja produziriam um valor intermediário de leite em relação à capacidade produtiva dos pais Portanto a estimativa dos efeitos aditivos dos genes deve ser primordialmente considerada na realização de cruzamentos para seleção de características P1 P2 2 LA LB LALA 2000 kg LBLB 1000kg LALB 1500 kg LALA 2000 kg LALB 1500 kg 50 1500 kg 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 2753 desejáveis já que permite identificar a melhor combinação possível entre diferentes indivíduos e raças Isso seria bem simples se a expressão fenotípica dependesse apenas desse tipo de herança genética e as práticas de melhoramento animal seriam bastante facilitadas porém existem outras formas de ação dos genes que influenciam a expressão dos fenótipos Vamos nos aprofundar nesse assunto Ação gênica não aditiva Vimos que na ação gênica aditiva cada alelo contribui para a expressão fenotípica que é resultante da soma da contribuição individual de cada alelo Isso não acontece na ação gênica não aditiva pois nesse caso a interação entre alelos no mesmo lócus resulta do grau de dominância que existe entre eles podendo ser completa parcial ou de sobredominância Acompanhe a explicação Dominância completa Ao acasalar pais homozigotos dominantes AA para um caráter com homozigotos recessivos aa para o mesmo caráter os heterozigotos Aa provenientes desse acasalamento terão um valor fenotípico da característica totalmente igual ao homozigoto dominante AA ou seja há três genótipos e apenas dois fenótipos Assim F1 P1 ou P2 Rotacione a tela Um exemplo é a presença ou não de cornos em bovinos Hereford Nesse caso os animais sem cornos são denominados mochos e essa característica apresenta dominância completa Isso quer dizer que animais homozigotos dominantes MM ou heterozigotos Mm serão mochos enquanto os animais homozigotos recessivos terão cornos mm Bovinos Hereford mochos 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 2853 O mesmo tipo de ação gênica ocorre em relação à determinação da cor da pelagem em bovinos Aberdeen Angus nos quais os indivíduos homozigotos dominantes BB e heterozigotos Bb apresentam pelagem de cor preta enquanto os homozigotos recessivos bb apresentam a pelagem na cor vermelha como mostrado na imagem Pelagens preta e vermelha de Aberdeen Angus Dominância parcial Nos casos de dominância parcial o fenótipo do indivíduo heterozigoto é diferente dos fenótipos dos indivíduos homozigotos assim como é diferente dos indivíduos homozigotos recessivos Você agora pode estar pensando que se trata do mesmo conceito de ação gênica aditiva mas a diferença básica entre elas é que na ação gênica aditiva o fenótipo heterozigoto corresponde à média entre os fenótipos homozigotos enquanto na dominância parcial o fenótipo heterozigoto não corresponde exatamente a esse ponto médio Vamos aos exemplos para entendermos melhor O sangue de coelhos pode ser do Tipo I Genótipo A1A1 Tipo II Genótipo A1A2 Tipo III Genótipo A2A2 Ou seja o fenótipo heterozigoto não corresponde à média dos homozigotos Outro exemplo é a cor das penas da Andaluzia que podem ser pretas BB brancas bb ou azuis Bb que não é o ponto médio do 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 2953 espectro de cor entre o preto e o branco Se retomarmos nosso exemplo sobre a produção leiteira abordado anteriormente talvez fique mais claro compreender essa questão da expressão fenotípica do genótipo heterozigoto não corresponder ao ponto médio entre a expressão homozigótica Naquele exemplo os animais com genótipo produziriam de leite que é o ponto médio da produção leiteira entre e Se caso a produção leiteira fosse dada por uma ação gênica de dominância parcial os indivíduos não produziriam de leite mas qualquer outro valor não corresponde à média de produção dos pais como por exemplo Sobredominância Nesses casos o fenótipo do indivíduo heterozigoto não é apenas diferente dos fenótipos dos pais mas é também superior a eles Para entendermos melhor vamos retomar o exemplo dos alelos relacionados à produção leiteira mas considerando que o alelo é sobredominante ao alelo Os animais com genótipo produziriam portanto mais que de leite que é o valor produzido pelos indivíduos Mas se o alelo exercesse a sobredominância os indivíduos heterozigotos produziriam menos de de leite que é o valor produzido pelos como por exemplo Ação gênica epistática A ação gênica epistática é um tipo de interação gênica que ocorre quando dois ou mais genes atuam para o controle ou determinação de uma mesma característica Portanto ocorre a interação entre alelos de diferentes loci com um lócus alterando a expressão de outro e esses loci podem ou não estar no mesmo cromossomo Assim um gene atua inibindo a ação do outro para determinada característica O gene inibitório é chamado de gene epistático e o gene a ser inibido é chamado de gene hipostático A epistasia pode ser classificada em dominante e recessiva Observe Epistasia dominante Acontece quando o lócus epistático exerce influência sobre o outro ao apresentar pelo menos um alelo dominante que impede a manifestação do alelo de outro gene LALB 1500 kg LALA2000 kg LBLB1000 kg LALB 1500 kg 750 g LA LB LALB 2000 kg LALA LB LALB 1000kg LBLB 750g 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 3053 Galinhas de diferentes colorações Por exemplo a coloração da plumagem de galinhas é determinada por dois pares de alelos Um par está envolvido na pigmentação das penas alelo C que determina a produção de pigmentos melânicos e o alelo c não produz pigmento Já o alelo I atua impedindo a manifestação do alelo C ou seja impedindo que haja deposição de pigmentos nas penas O alelo i não causa nenhum impedimento Assim a presença do alelo I dominante e epistático ao alelo C que determina as seguintes pigmentações CI branca Cii marrom ccII branca e ccii branca Epistasia recessiva Ocorre quando o alelo que determina a epistasia atua somente em dose dupla Por exemplo a coloração do pelo de labradores pode ser preta marrom ou dourada o que é determinado por dois genes o b e o e O alelo B determina a cor preta o alelo b determina a cor marrom e os alelos ee determinam a cor dourada A cor dourada portanto ocorre quando o indivíduo apresenta constituição recessiva ee que é epistática ao gene B Assim um indivíduo com coloração dourada poderia apresentar os seguintes genótipos BBee 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 3153 Bbee bbee Outro exemplo de epistasia recessiva ocorre na determinação da pelagem em cobaias que pode ser marrom ou preta A pelagem preta é determinada pelo gene B e a pelagem marrom é determinada pelo gene b Nesse caso indivíduos BB e Bb têm os pelos pretos e indivíduos bb pelos marrons No entanto o gene C presente em outro lócus determina a ocorrência ou não de pigmentação dos pelos Assim indivíduos CC e Cc têm seus pelos pigmentados de acordo com a expressão dos alelos B ou b enquanto indivíduos cc têm ausência de pigmentação de seus pelos sendo portanto albinos Podemos concluir então que o alelo cc impede a expressão dos alelos B ou b Perfil de ação gênica epistática em pelagem de cobaias Pleiotropia ligação gênica e herança ligada ao sexo Confira agora alguns tipos de ação gênica como a pleiotropia a ligação gênica e a herança ligada ao sexo 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 3253 Falta pouco para atingir seus objetivos Vamos praticar alguns conceitos Questão 1 Ao acasalar bovinos de corte homozigotos dominantes com média de peso ao abate de 500kg com indivíduas homozigotas recessivas para a mesma característica e média de peso ao abate de 440kg 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 3353 nascerão heterozigotos com peso médio de 470kg Nesse contexto assinale a alternativa que representa o modo de ação gênica descrito Parabéns A alternativa D está correta Na ação gênica aditiva o valor dos heterozigotos é igual à média dos pais a média entre 500 e 440 470 portanto ocorre um caso de ação gênica aditiva A Ação gênica epistática B Ação gênica dominante C Ação gênica recessiva D Ação gênica aditiva E Epistasia dominante Questão 2 Em cães da raça Labrador a pelagem é determinada por epistasia recessiva que ocorre quando a combinação de dois alelos recessivos inibe a deposição de pigmento por outros alelos Quais combinações alélicas a seguir representam apenas indivíduos da coloração dourada na raça Labrador A Animais BbEe e bbEe B Animais BBee e Bbee C Animais bbEE e BbEE 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais D Animais bbEe e bbee E Animais BbEe e BBEE Parabens A alternativa B esta correta Por se tratar de um caso de epistasia recessiva apenas as combinacoées ee sao possiveis para que haja impedimento da deposiao de pigmentos da coloragao preta ou marrom na pelagem do animal 4 Organizacao génica e ferramentas moleculares em animals Ao final deste modulo vocé sera capaz de analisar como a organizacao génica influi na estruturacao do material genético na resisténcia bacteriana e no desenho do genoma animal Elementos geneticos moveis Os elementos genéticos mdoveis EGM podem ser definidos como segmentos de DNA que codificam httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 3453 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 3553 biomoléculas mediadoras da movimentação do DNA dentro dos genomas De um modo geral os EGM correspondem a fragmentos de DNA que podem se mover para novas localizações no cromossomo e geralmente produzem cópias de si mesmos durante esse processo Tal mecanismo é mais frequente nos organismos unicelulares por exemplo nas bactérias Isso porque o genoma bacteriano é pequeno e as informações genéticas das bactérias estão contidas em um único cromossomo circular de apenas uma molécula de DNA Para compensar essa configuração mais informações genéticas são encontradas em plasmídeos transpósons e íntegrons Explicamos adiante Estrutura celular bacteriana Plasmídeos Os plasmídeos são pequenos fragmentos de DNA circular geralmente contendo poucos genes e com capacidade de se duplicar independentemente da célula bacteriana como um todo Contêm informação genética que não costuma ser extremamente essencial para a sobrevivência da bactéria estando relacionados com alguma função adaptativa para situações especiais Quando a bactéria se divide o plasmídeo é passado às célulasfilhas como visualizado na imagem Processo de fissão binária em bactéria Além disso os plasmídeos podem trocar seu material genético com outra bactéria por meio do processo de conjugação A conjugação pode ocorrer entre as bactérias desde que apenas uma tenha o plasmídeo conjugativo F como ilustrado na imagem 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 3653 Processo de conjugação bacteriana Existem além desses dois outros tipos de plasmídeos como o plasmídeo R que está relacionado à resistência bacteriana a alguns antibióticos Além disso um plasmídeo pode transportar a informação que determina a capacidade de um microrganismo ser causador de doença Há também o plasmídeo V relacionado à virulência da bactéria e o plasmídeo M relacionado ao metabolismo celular Transpósons Os transpósons assim como os plasmídeos correspondem a um conjunto de segmentos lineares encontrados no DNA cromossômico e são capazes de realocar ou introduzir cópias de si mesmos no genoma Os transpósons se movem de uma posição para outra no genoma por meio da ação de uma enzima chamada transposase Já os retrotranspósons são transcritos em RNA e posteriormente no DNA pela retrotranscriptase e estão intimamente relacionados aos retrovírus e aos vírus da anemia infecciosa equina AIE vírus da artrite encefalite caprina CAEV vírus da imunodeficiência felina FIV entre outros Comentário De uma forma geral os transpósons têm a capacidade de inativar de levar a uma mutação e até mesmo de quebrar uma sequência de um gene independentemente de haver correlação entre a região genômica onde se encontram inseridos e o local ao qual se destinam Antigamente acreditavase que os transpósons eram parasitas genômicos sem função no hospedeiro Mais recentemente descobriuse que os transpósons LINE1 têm por exemplo uma atuação positiva no embrião o RNA do transpóson se une a duas proteínas para permitir que os embriões de duas células continuem se desenvolvendo e se tornem um indivíduo Além disso por meio dos transpósons ocorrem a codificação de resistência às drogas e a síntese de toxinas e enzimas degradantes Íntegrons Os íntegrons são segmentos de DNA de fita dupla que não se autoduplicam podendo estar integrados aos elementos móveis como os plasmídeos ou os transpósons e serem então transferidos de um 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 3753 microrganismo para outro levando à disseminação de genes de resistência aos antimicrobianos Os EGM participam de um processo chamado de transmissão horizontal de genes que pode ocorrer por meio da transformação da conjugação bacteriana ou da transdução por bacteriófagos conforme mostrado na imagem Mecanismos de transferência horizontal de genes Os genes transferidos horizontalmente conferem uma variedade de efeitos benéficos ou negativos às células hospedeiras Assim os EMG representam uma ferramenta importante para estudar genes por meio da indução de mutações provocadas pela inserção desses elementos Bactérias e genes de resistência A resistência bacteriana pode ocorrer de duas maneiras a chamada resistência intrínseca ou seja natural de determinado gênero ou espécie de bactéria e a resistência adquirida aquela originada de mutações no material genético da bactéria ou vinda de outras bactérias por meio dos elementos genéticos móveis Dessa forma as bactérias conferem resistências umas às outras pela capacidade de transmissão de material genético entre si Portanto a comunicação genética entre as bactérias é o principal mecanismo de resistência a antibióticos A causa primária de resistência bacteriana é seu alto poder de mutação espontânea e sua capacidade de recombinar seu próprio material genético possível de ser transmitido durante a replicação bacteriana Os transpósons codificam as transposases responsáveis por clivar o DNA do hospedeiro consubstanciando a invasão bacteriana Além disso os transpósons podem mover genes do DNA do cromossomo para o DNA extracromossômico que é o plasmídeo Esse plasmídeo agora com novas informações do DNA poderá ser transmitido para outra bactéria O plasmídeo contendo um ou mais transpósons de genes de resistência é considerado plasmídeo R de resistência A imagem mostra como ocorre a incorporação de genes em um plasmídeo 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 3853 Incorporação de genes do DNA em um plasmídeo Para entendermos melhor a importância da resistência bacteriana temos que ter em mente que os antibióticos são capazes de agir no DNA bacteriano ou na replicação transcrição e tradução bacterianas Há dois tipos de antibióticos os bactericidas e os bacteriostáticos Antibióticos bactericidas Atuam na parede celular ou membrana plasmática das bactérias impedindo sua formação e consequentemente levando à destruição da bactéria Antibióticos bacteriostáticos Atuam impedindo a multiplicação e a proliferação bacteriana O uso indiscriminado de antibióticos permitiu que as bactérias reconhecessem essas substâncias e se prevenissem da sua ação Hoje vemos patógenos cada vez mais resistentes aos antibióticos incluindo as chamadas superbactérias que são resistentes à maioria dos antibióticos conhecidos Atualmente já foram descritos diversos genes de resistência bacteriana a antibióticos como o mecA vanA vanB βLactamases de Espectro Ampliado ESβLs e os genes TEM Saiba mais O gene mecA faz parte de um elemento genético móvel encontrado em todos os isolados de Streptococcus aureus e de estafilococo coagulase negativo SCoN ocasionando resistência à meticilina Gene mecA 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 3953 Já os genes vanA e vanB são descritos em espécies de Enterobacteria faecalis e E faecium e apresentam alto grau de resistência à vancomicina e teicoplanina O gene ESβL é codificado em plasmídeos que podem também codificar resistência aos aminoglicosídeos tetraciclina cloranfenicol quinolonas e trimetoprimsulfametoxazol Os genes TEM são derivados das betalactamases de espectro restrito e identificados na Escherichia coli É preciso ter extremo cuidado em casos de infecção bacteriana Atenção É importante que o médico veterinário diante de um caso de infecção bacteriana solicite a realização do teste de sensibilidade antimicrobiana TSA ou antibiograma Nesse teste é possível conhecer a bactéria causadora da infecção e determinar qual o antibiótico mais indicado para eliminála ou deter seu crescimento Na agropecuária os médicos veterinários indicam algumas classes de antibióticos como melhoradores de desempenho na ração de animais sejam eles bovinos suínos ou aves o que também pode contribuir para o desenvolvimento de resistência bacteriana Genes vanA e vanB Gene ESβL Genes TEM 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 4053 Para a prevenção do uso indiscriminado de antibióticos há no Brasil o Programa Nacional de Prevenção e Controle da Resistência aos Antimicrobianos na Agropecuária AgroPrevine o qual monitora o uso de antimicrobianos na agropecuária Com base no relatório produzido no âmbito desse programa o Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento estabelece normas para o uso de antibióticos como aditivos na ração animal O fato é que a resistência bacteriana é um grave problema de saúde pública e pode ser contido por meio da prescrição consciente de antibióticos aos pacientes humanos e não humanos do uso adequado de antibióticos em rações animais e da não automedicação Observe na imagem as práticas que colaboram para esse importante problema Os mecanismos que envolvem resistência de uma bactéria aos antibióticos podem se dar por meio de Produção bacteriana de enzimas que degradam ou modificam a ação dos antibióticos Redução da permeabilidade da membrana bacteriana impedindo a entrada do antibiótico Aumento da expressão de sistemas de efluxo aumentando a saída do antibiótico Alteração do sítio alvo de ligação no antibiótico Bloqueio ou proteção do sítio alvo do antibiótico O caso da Staphylococcus aureus e do Streptococcus pneumoniae ilustram muito bem o processo de resistência bacteriana em animais não humanos 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 4153 A bactéria S aureus é considerada um patógeno animal incluindo dos humanos oportunista e está associada a infecções adquiridas na comunidade e no ambiente hospitalar As infecções por S aureus são agudas e podem disseminar para diferentes tecidos e provocar focos metastáticos com episódios mais graves como bacteremia pneumonia osteomielite endocardite miocardite pericardite e meningite Entre os fármacos aos quais essa bactéria apresenta resistência estão a penicilina e a meticilina que eram amplamente usados nas infecções causadas por essa bactéria Já a S pneumoniae é o principal agente etiológico de infecções respiratórias adquiridas otites sinusites e pneumonias Outras infecções graves como meningite endocardite peritonites osteomielite artrite séptica são também associadas a esse agente Estudos apontaram a resistência da S pneumoniae aos fármacos sulfametoxazoltrimetoprima tetraciclinas eritromicina cloranfenicol e rifampicina que antes eram capazes de findar a infecção Dessa maneira novas drogas antibióticas mais potentes são produzidas para o tratamento dessas infecções e caso a resistência se desenvolva também para elas será difícil evitar as sequelas ou o óbito causado por tais infecções antes facilmente tratadas com os antibióticos disponíveis Ferramentas moleculares Muitas ferramentas moleculares são importantes para a identificação de genes em animais sejam esses genes associados a uma característica ou fenótipo seja para identificação de microrganismos infectantes em um animal como vírus ou bactérias ou até mesmo para o isolamento de genes de resistência antimicrobiana em microrganismos O conhecimento da Biologia Molecular nos permite manipular o DNA de várias maneiras por eliminação de um gene adição de um gene de uma espécie diferente ou reconhecimento de um gene ruim também conhecido como deletério Essa capacidade de manipulação do material genético animal advém de muitos estudos e técnicas aprimoradas como a clonagem molecular a PCR a hibridização e a CRISPRCas9 Conheça cada uma em detalhe Clonagem molecular A clonagem molecular ou técnica do DNA recombinante pode ser realizada tanto em organismos inteiros como foi o caso da ovelha Dolly clone criado em 1996 ou de apenas partes de seu DNA 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 4253 Ovelha Dolly embalsamada no Museu Nacional da Escócia Essa técnica somente se tornou possível com o desenvolvimento das enzimas de restrição endonucleases de restrição e de ligação DNAligase Enquanto as endonucleases de restrição são capazes de clivar a molécula de DNA em pontos específicos as DNAligases unem fragmentos de DNA Dessa maneira depois de selecionar o gene de interesse as enzimas de restrição cortam o fragmento de DNA onde ele se localiza Esse fragmento é então inserido em um vetor geralmente um plasmídeo O fragmento do genealvo unese ao DNA do vetor por meio da DNAligase e forma o plasmídeo recombinante contendo o gene selecionado A molécula de DNA recombinante produzida é introduzida em um organismo hospedeiro que produzirá suas cópias processo chamado de transformação As bactérias Escherichia coli e Bacillus subtilis e a levedura Saccharomyces cerevisiae são comumente utilizadas como células hospedeiras PCR Polymerase Chain Reaction A técnica de PCR Polymerase Chain Reaction ou reação em cadeia da polimerase é a ferramenta molecular mais utilizada para observação da presença e ausência de determinado gene como também para quantificação da expressão do gene a ser analisado A técnica consiste em produzir muitas cópias de uma região específica do DNA utilizando a enzima Taqpolimerase e requer primers de DNA desenhados especificamente para a região de interesse do DNA Para a PCR utilizase um equipamento chamado termociclador que realiza ciclos de temperaturas para induzir a formação das cópias de DNA contando com diferentes fases 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 4353 No termociclador a fita dupla de DNA se desenrola e abre quando a temperatura está entre 94C e 96C Depois da abertura do DNA os primers reconhecem a sequência a ser estudada por pareamento identificam as bases do DNAmolde e se ligam ao DNAmolde quando o termociclador está com temperatura em torno de 50C dependendo do primer A enzima Taqpolimerase se liga aos primers reconhece as bases e insere as dNTPs complementares para a formação das novas fitas de DNA Na imagem a seguir veja as etapas da PCR reação em cadeia da polimerase A leitura do produto da PCR é feita por meio da eletroforese em gel ferramenta na qual fragmentos de DNA são puxados por uma corrente elétrica através de uma matriz de gel que separa os fragmentos de DNA de acordo com seu tamanho Fase de desnaturação Fase de anelamento Fase de extensão 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 4453 Os produtos de PCR em eletroforese em gel com as bandas de DNA corado Os fragmentos de DNA de mesmo comprimento formam uma banda no gel que pode ser vista a olho nu se o gel for pigmentado com um corante que se liga ao DNA como mostrado na imagem Posteriormente os resultados podem ser analisados por programas e bancos de dados específicos para estudos de genes como GenBank GeneOntology e o programa DAVID Tais ferramentas auxiliam em abordagens estatísticas modelagem genética interação função genética filogenia entre outros A PCR é utilizada para Estudo do padrão de expressão gênica Seleção de clones recombinantes Detecção de mutações em genes específicos Estudos diagnósticos de doenças infecciosas e detecção de bactérias vírus e protozoários parasitas Elucidação de relações evolutivas entre espécies Investigação de crimes Medicina Forense A PCR tem muitas aplicações práticas e em pesquisa Ela é rotineiramente usada em diagnósticos médicos veterinários Hibridização A Hibridização também chamada de Técnica de Microarranjos Microarray ou Chip de DNA é outra ferramenta molecular que garantiu muitos avanços na área da Biotecnologia Consiste em uma lâmina de vidro contendo muitas sondas de DNA As sondas são moléculas de DNA de fita simples com cerca de vinte bases de sequência conhecida e que irão se ligar hibridizar a um DNAalvo com sequência complementar O microarranjo permite que o DNA de uma amostra marcado com fluorescência Cy3dUTP 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 4553 e Cy5dUTP por exemplo seja analisado simultaneamente para centenas de genes Há microarranjos comercialmente disponíveis para a avaliação de expressão gênica e para a genotipagem Esquema de hibridização e análise dos dados na tecnologia de Microarray Um exemplo da utilização da hibridização é a genotipagem de bovinos a qual rastreia 500 mil posições variáveis na configuração genética de cada vaca Por meio desse processo os cientistas poderão registrar com precisão a estrutura das células ajudandoas a determinar características hereditárias como fertilidade produção de leite e qualidade da carne em vacas individuais CRISPRCas9 A técnica CRISPRCas9 repetições palindrômicas curtas agrupadas com interações regulares e proteína 9 associada é uma técnica recente para a edição do genoma É mais barata mais precisa e mais eficiente do que outros métodos de edição de genoma existentes A CRISPRCas9 é utilizada para cortar o DNA onde podese inserir ou excluir pedaços do material genético e fazer a edição do DNA com uma sequência personalizada usando a própria máquina de reparo de DNA da célula Observe as etapas e aplicações dessa técnica descritas na imagem Etapas e aplicações da CRISPRCas9 A CRISPRCas9 é capaz de induzir alterações da expressão gênica por meio de silenciamento repressão indução e ganho de função Portanto sua maior importância na Medicina Veterinária é tornar possível a realização de alterações em módulos gênicos determinantes de características de interesse em produção animal 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 4653 Projeto Genoma Animal O Projeto Genoma é um trabalho conjunto realizado por diversos países visando desvendar o código genético dos organismos Quando falamos em Projeto Genoma Animal passamos para um patamar amplo no qual várias espécies de animais têm o estudo direcionado para mapeamento dos seus genes Logo do Projeto Genoma Humano O Projeto Genoma Humano teve início em 1990 com o objetivo de descobrir a exata sequência de bases do genoma das células humanas e terminou 13 anos depois em 2003 Foi utilizada a técnica de DNA recombinante para o estudo dos genes e isso levou a uma revolução na genética Paralelamente a esse projeto também começaram estudos de outras espécies animais Hoje já se conhece o sequenciamento de animais como galos equinos bovinos abelhas cachorros gatos etc Essa linha de pesquisa tem promovido a descoberta de importantes semelhanças entre as espécies de diferentes aspectos e mecanismos evolutivos além de integrar diversos pesquisadores e estudos cujas contribuições em análises conjuntas são esclarecedoras e muito relevantes Para o mapeamento são feitos diagramas descritivos de cada cromossomo dividindoos em fragmentos menores ordenados em suas respectivas posições O passo seguinte é determinar a sequência das bases de cada um dos fragmentos ordenados a fim de descobrir todos os genes na sequência do DNA Um mapa genômico descreve ainda a ordem dos marcadores e o espaçamento entre eles em cada cromossomo De posse do mapa genômico podemos descobrir com certa segurança onde está localizado determinado gene de interesse para determinada espécie arcadores Um marcador molecular é uma sequência do DNA que é diferente entre os organismos estudados Essa diferença é chamada de polimorfismo Por exemplo as cores das pelagens dos cachorros são controladas basicamente por quatro tipos diferentes de genes principais Se são somente quatro genes como temos uma variação cromática enorme da pelagem em cães Cada um desses genes pode apresentar uma quantidade ou 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 4753 uma sequência diferente das bases nitrogenadas que os compõem os alelos Os alelos são versões do mesmo gene e exatamente por esse fato ao cruzar dois cachorros que apresentam duas pelagens de cores diferentes a prole gerada pode apresentar cores não encontradas nos pais Os marcadores moleculares portanto têm sido uma ferramenta poderosa para a identificação das mutações que influenciam características controladas por um ou poucos genes Em um projeto de sequenciamento Shotgun todo o DNA do animal analisado é inicialmente particulado em milhões de pequenos pedaços Esses pedaços são então lidos por máquinas de sequenciamento automático capazes de ler até 1000 nucleotídeos ou bases de uma só vez O sequenciamento é um processo que envolve tecnologia computacional difícil pois vários genomas possuem muitas sequências idênticas às vezes com milhares de nucleotídeos algumas ocorrendo em milhares de locais diferentes Entre os animais domésticos a espécie bovina detém o maior genoma desenhado contendo um total de 37 Gigas de pares de bases Gbp embora a montagem do genoma não esteja completa conforme mostra a tabela Espécie Genoma Tamanho Gpb Institutos ou Universidades associadas d Frango Gallus gallus Completo 125 Roslin Institute Sanger Institute Washington Univ 5 Bovino Bos taurus Montagem 37 Cattle genome database INRA Texas AM Univ Roslin Institute 1 Suíno Sus scrofa Completo 28 Beijing Genomics Inst 6 Ovino Ovis aries Incompleto 33 NHGRI 1 Peixe Danio rerio Completo 17 Washington Univ Sanger Institute 1 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 4853 Espécie Genoma Tamanho Gpb Institutos ou Universidades associadas d Caprino Capra hircus Incompleto 324 Parco Tecnologico Padano CNRITB 6 Cachorro Canis familiaris Completo 24 NCBI Berkeley Univ FHCRC Broad Institute NHGRI 3 Cavalo Equus caballus Montagem 315 Univ Kentucky USDA 3 dbEST número de Expressed Sequence Tags etiquetas de sequências expressas na base de dados dbSNP número de Single Nucleotide Polymorphism polimorfismo de nucleotídeo único na base de dados Tabela 4 Situação do projeto genoma de espécies de animais domésticos Adaptada de Coutinho et al 2007 p 11 As espécies que têm seu genoma completo são Gallus gallus Frango Sus scrofa Suíno Danio rerio Peixe Canis familiaris Cachorro 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 4953 Outras espécies com boa parte do genoma depositado nos bancos de dados são as espécies ovinas e caprinas Os dados mostram que ainda há muito a ser descoberto sobre o desenho do genoma das espécies animais Atualmente os mapas genéticos completos aliados aos métodos estatísticos vêm permitindo a dissecação das características complexas de produção com a identificação de segmentos cromossômicos que contêm genes determinantes do desenvolvimento muscular e da qualidade de carne por exemplo Mais desafiador ainda será descobrir as funções de cada um desses genes embora muitos sejam conhecidos e sirvam como marcadores para doenças distúrbios e até potencial produtivo Aplicações atuais das ferramentas moleculares Confira agora como as ferramentas moleculares modificaram a vida dos animais incluindo os seres humanos 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 5053 Falta pouco para atingir seus objetivos Vamos praticar alguns conceitos Questão 1 Os elementos genéticos móveis EGM são capazes de modificar a posição de um gene em um organismo Nesse contexto assinale a alternativa que contém apenas EGM A Plasmídeos transpósons e íntegrons B Transpósons transcrição e tradução C Vírus vírus endógeno e virulência D Plasmídeos íntegrons e transposição 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 5153 Parabéns A alternativa A está correta Os plasmídeos são basicamente fragmentos pequenos de DNA circular que contêm elementos necessários para sua própria replicação independente da célula bacteriana os transpósons são capazes de realocar ou introduzir cópias de si mesmos no genoma e os íntegrons são segmentos de DNA integrados ou não a plasmídeos e transpósons que podem ser transferidos de um microrganismo para outro E Agentes virais musgos e E coli Questão 2 O Projeto Genoma tem grande relevância mundial Em relação aos animais a espécie bovina apresenta o maior genoma animal em quantidade de pares de bases até o momento apesar de não estar totalmente montado Qual a importância primária do Projeto Genoma Parabéns A alternativa D está correta A importância primária do Projeto Genoma é elucidar o código genético das espécies A partir do conhecimento do código genético das espécies ou seja da montagem completa de seus genomas com localização exata dos genes em cada cromossomo diversas pesquisas podem ser realizadas e inúmeras são as suas aplicações Estas envolvem a identificação e melhoramento de características de potencial produtivo ligadas à resistência a patógenos doenças entre outros A Fomentar a produção em larga escala de clones da espécie bovina buscando o mercado econômico B Exterminar as bactérias resistentes a antibióticos C Subsidiar os programas de melhoramento de animais de produção D Elucidar o código genético das espécies E Diagnosticar as doenças animais relacionadas ao ambiente 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais C id fi e Como vimos é possivel mensurar caracteres importantes nos animais por meio dos estudos da genética quantitativa e qualitativa e assim compreendélos para aplicagao na selegao animal Também vimos a importancia de se compreender os modos de agao génica e sua influéncia na formacao dos caracteres identificando os mecanismos envolvidos na interagao entre genes e alelos Por fim conhecemos os elementos genéticos moveis constituidos por fragmentos de DNA e que sao capazes de se mover para novas localizagdes nos genomas os mecanismos de resisténcia bacteriana a acao dos antibidticos no DNA das bactérias e os genes relacionados a tal resisténcia as ferramentas moleculares e seu potencial de processamento e de analise do material genético nos mais diversos estudos para os mais diversos fins e o Projeto Genoma Animal que visa elucidar a complexidade do cédigo genético das diferentes espécies identificando e localizando os genes que os compéem Ouga agora como a genética contribui para a produgao de alimentos em geral Para ouvir 0 dudio acesse a versao online deste contetido R f n e COLOMBO J RAHAL P A tecnologia de microarray no estudo do cancer de cabega e pescoco Revista httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 5253 19092022 2028 Genética quantitativa e qualitativa em animais httpsstecineazureedgenetrepositorio00212sa04255indexhtml 5353 Brasileira de Biociências Porto Alegre v 8 n 1 p 6472 2010 COUTINHO L L et al Genômica Animal In Anais do Congresso Brasileiro de Zootecnia Londrina PR UEL ABZ 2007 FROST L LEPLAE R SUMMERS A et al Mobile genetic elements the agents of open source evolution Nature Reviews Microbiology v 3 p 722732 2005 NICHOLAS F W Introdução à genética veterinária Porto Alegre Artes Médicas Sul 1999 PEREIRA J C C Melhoramento genético aplicado à produção animal Belo Horizonte FEPMVZ UFMG 2006 RAMALHO M A P et al Genética na agropecuária Lavras MG UFLA 2012 REZENDE ASC COSTA MD Pelagem dos Equinos 2 ed Belo Horizonte FEPMVZ UFMG 2007 ROCCHETTI T T Detecção bacteriana e de genes de resistência a antimicrobianos pela técnica de PCR em tempo real em infecções de corrente sanguínea de pacientes submetidos a transplante de órgãos sólidos 2011 156f Dissertação Mestrado em Ciências Universidade de São Paulo São Paulo 2011 Explore Confira as indicações que separamos para você Assista ao vídeo Ética na Genética Debate talks 26 sobre o debate promovido pela Universidade de São Paulo USP em 2019 a respeito da ética na engenharia genética aplicada aos seres humanos Assista ao vídeo Ética na Genética como o homem muda o DNA das coisas Fernando Reinach USP Talks 26 e conheça a opinião de um dos biólogos pioneiros da Genômica e da Biotecnologia no Brasil sobre o tema Aproveite para refletir sobre o motivo pelo qual essa questão ética não é discutida quando se trata da manipulação genética em animais não humanos